第一章 流体流动与输送
2、将以下压力单位换算为KPa，且各用表压和绝对压表示。
（1）0.4kgf/cm 解：∵1kgf=9.81N
∴0.4kgf/cm2?0.4?9.8110
?4?10?3?39.24kPa
?P?39.24P表?P?P大?39.24?101.3??62.06kPa（2）50mmH解：P?2O?350?10?101.310.33?0.49kPa?P表?P?P大?0.49?101.3??100.81kPa（3）250mmHg(表压)P表?250760?101.3?33.3kPaP?P表?P大?33.3?101.3?134.6kPa（4）600mmHg（真空度）P真?600760?101.3?80.0kPa?P?P大?P真?101.3?80.0?21.3kPa（5）300mmHP真?2O(真空度)?3300?1010.33?101.3?2.9kPa
P?P大?P真?101.3?2.9?98.4kPa4、当地大气压为750mmHg时，问位于水面下20m深处的绝对压是多少Pa和atm?
解：由题意可得：
750mmHg?1.0?10Pa P?P0?h?g?1.0?10555?20?1.0?10?9.8?2.96?10Pa
35又?1atm?1.013?10Pa?P?2.96?10/1.013?10
55
?2.92atm6、管子的内经是100mm，当277K的流速是2m/s时，求体积流量V时和质量流量G时。
解：由题意可得：
u?2m/s?7200m/hd?100mm?0.1m?V时?u?s?u??4d2?7200?33.144?0.01?56.5m/h43
G时???V时?56.5?1.0?10
?5.65?10Kg/h8、相对密度为0.91的椰子油沿内径是156mm的钢管输送，如果质量流量是50t/h，求体积流量和流速。
解：由题意可得：
50t/h?50?10/3600?13.89Kg/s3??dT??水?0.91?1.0?103?910(Kg/m)33?V?G/??13.89/910?0.015m/su?V/s?0.015/
?4(0.156)?0.79m/s210、相对密度为0.9的料液从高位槽自动流入精馏塔中，塔内表压为4×10 Pa,为了保持管内流速为2m/s。试求高位槽内液面距塔进口的垂直距离。（已知损失能量为24.5J/㎏，当地大气压是10×10Pa）
解：由题意可得：
取高位槽液面为截面1-1，精馏塔液面为截面2-2，取截面2-2为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程
gz1?u122?P1??gz2?u222?P2??h损54已知z1??，z2?0，u2?2m/s，u1?0，P1?P大?1.0?10Pa，P2?P表?P大?4?10?105?1.4?105??0.9?10kg/m，h损?24.5J/kg将上述数据代入，得9.81z1?0253253332?100.9?10?9.81?0?22?1.4?100.9?10?24.5解之得：z1?7.23m
12、浓度为60%的糖液（黏度60cp、密度为1280Kg/m）,从加压容器经内径6mm的短管出。问当液面高于流出口1.8m时，糖液流出的体积流量为多少？假定无摩擦损失，液面上的压力为0.715kgf/cm（表压），出口为1atm (一个大气压)。
23解：取加压容器口为截面1-1，高位槽液面为截面2-2.取截面1-1为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程
gz1?u122?P1??gz2?u222?P2??E损55已知z1?0，z2?1.8m，u2?0，u1??，P1?1.013?10Pa，P2?P表?P大?1.013?10?1.4?10?59.8??1280kg/m，将上述数据代入，得9.81z1?u1223?1.013?1012805?9.81?1.8?022?1.713?1012805解之得：u1?12.03m/s?V时?u1?
14、已知水的流量是每秒15L，温度为277K，在?104mm?2mm钢管内流动，试确定水的流动形态。 解：从本书附录中查得水在277K时
33?4d2?12.03?3.144?(0.006)?3600?1.22m/h23??1.0?10kg/m,??1.5674cp,d?104?2?2?100mm?0.1mu?V/s?15?10则Re?du???3/?4?(0.1)?1.91m/s320.1?1.91?1.0?101.5674?10?3
??121858流。Re?4000,水在管中的流动态为湍
16、从水塔引水至车间，采用10.16cm水管，其管路的计算总长度（包括直管和管件阀门的当量长度）为150m，设水塔内水面维持恒定，且高于排水管口12m，水温为12℃，试求此管路中水的流量。 解：设水塔截面H，排水管口截面2-2，并以截面2-2为基准面，列出两截面间伯努利方程
z1?P1?g?u122g?H?z2?P2?g?u222g?h损已知z2?0,z1?12m,P1?0(表压)，P2?0(表压)，u1?0,u2?0,H?0(无泵)
查得水在12℃时，??999.7kg/m
3u1?1.2363?10h损?12设管内流速为h损?（???u2?3(Pa?s)，代入伯努利方程得uu）2?12d2gl?0.16(1)假设??0.02得0.02u2?0.16?u?2.8m/s校核假设是否正确，当Re?du?u?2.8m/s时，管内的?3Re为：??0.1016?2.8?999.71.2326?10?2.3?105根据此Re值，查??Re曲线，得??0.0158此?与假设??0.02不符，需重新假设（2）再假设??0.015得0.015u2?0.16,?u?3.3m/s0.1016?3.3?999.71.2363?10?5算得Re??2.7?105查得??0.015与假设值相等因此u?3.3m/s则该系统每小时水的流V时?
量为3.144?(0.1016)?3.3?3600?96.3m/h23?4du?3600?218、某车间排出的冷却水温度为65℃，以40m/h德流量注入一贮水池中，同时用一有水泵连续地将此冷却水送到一凉水池上方的喷头中。冷却水从喷头喷出，然后落到凉水池中，以达到冷却的目的。已知水在进入喷头前要保持50kPa（表压）的压力，喷头入口比贮水池水面高2m，吸入管路和压出管路的损失压头分别为0.5m和1m，试计算下列各项：
（1）选择一台合适的离心泵，并计算泵的轴功率。
（2）确定泵的安装高度（以本地区大气压计，管内动压头可忽略不计）
解：已知z2?z1?2m，P2?P1?50?10Pa，u2?u1?0，h损?1?0.5?1.5m
33查得65℃水的??983.2kg/m，P?25.01kPa
对该系统列伯努利方程，得
3H?(z2?z1)?P2?P1?g?u2?u12g22?h损?2?50?103983.2?9.81?1.5?8.7m
在泵附录中查得Is100?65?200符合要求，其主要性能如下：
流量………………60m/h 轴功率………………2.61kW 扬程………………11.8m
转速………………1450r/min 效率…………………74% 汽蚀余量………………2.5m 轴功率：N?2.61?3983.21000?2.57kW
z允许?P3?g?Pv?g??h允许?h损?101?10?25.01?10983.2?9.8133?2.5?1.5?3.9m
第二章 流体与粒子间的相对运动过程
1、 计算直径d为80?m，密度?s?2800kg/m的固体颗粒，分别在20℃空气和水中的自由沉降速度。 解：（1）在20℃水中：?水?0.001Pa?s，?水?1000kg/m
设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律得：
33u0?d(?s??)g18?2?(80?10?6)?(2800?1000)?9.8118?0.0012?6.28?10?3m/s
Re核算：
0?du0???80?10?6?6.28?100.001?3?3?1000?0.502?1
所以假设成立，u0?6.28?10?5m/s3 （2）在20℃空气中的黏度为1.73?10 Pa?s，??1.293kg/m， 设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律算出： u0?d(?s??)g18?2?(80?10?6)?(2800?1.293)?9.8118?1.73?10?52?0.564m/s
核算： Re0?du0???80?10?6?0.564?1.293?51.73?10?3.37?1
所以假设不成立，再假设在过渡区，由斯托克斯定律得：